深基坑土方開挖技術研究

中圖分類號：TU751 文獻標識碼：A 文章編號：1008-925X(2011)07-0073-01

摘要：

隨著城市建設的不斷發展，城市土地資源日趨緊張，城市內部高層以及超高層建筑逐步增多，因此大面積、大深度的基坑成為發展的一種趨勢，這就對土方的開挖提出了更高的要求。本文首先介紹了深基坑土方開挖的概況，進而提出了一些實用性的深基坑土方開挖技術，以期為深基坑的土方開挖施工提供合理的參考意見。

關鍵詞：深基坑 土方開挖

深基坑挖土是基坑工程的重要部分，它是一個復雜的系統工程，深基坑的開挖一般土方數量大比較大，挖土的速度在很大程度上也決定了基坑工程工期的長短。同時，支護結構的強度和變形控制能否達到要求和預期的目的，也都是在挖土階段來進行檢驗，所以整個基坑工程的成功實施也離不開基坑開挖的嚴格質量控制。

1 深基坑土方開挖施工概述

對于深基坑開挖的如此重要性，要在基坑土方開挖之前，對施工區域范圍內的地形和周圍環境進行詳細的了解；調查土層的種類和其特性；對照施工圖對地下設施情況要全面了解；重視支護結構的施工質量；合理配置挖土機械和運輸設備并對其土方運輸的出入口合理優化；嚴格按照政府和當地有關部門對于土方外運的要求和規定；參照以上要求要確定最優化的挖土方案和施工組織方案；對基坑開挖對支護結構和地下水位及周圍環境的影響進行必要的監測和保護。目前常用的基坑開挖技術主要有放坡挖土、中心島式挖土、盆式挖土和逆作法挖土。

2 深基坑土方開挖的技術分析

2.1 深基坑放坡挖土。

放坡挖土具有很好的經濟效益和較高的挖土工效，當采用放坡挖土開挖深度較大的基坑時，可以設置多級平臺分層開挖，每級平臺的寬度不宜小于1.5m。放坡開挖必須要對邊坡的穩定性進行驗算，通常采用的方法是圓弧滑動簡單條分法。對于正常固結土通常用總應力法來確定土體的抗剪強度，采用固結快剪的峰值指標，安全系數則根據開挖土層的性質和基坑大小等條件確定。

根據大量的工程實踐表明，分級放坡土方開挖應選擇在降雨量較小的月份開挖，以便于更好的滿足排水的要求。在施工過程中，必須采取有效措施降低坑內的水位并排除地表水，要嚴格控制地下水對基坑土方開挖的影響，杜絕地表水或坑內排出的水倒流回滲入基坑的現象。為保證坡體的穩定，所有外露土坡需要進行混凝土護坡保護，分級放坡作業時，中間平臺要留出足夠寬度，斜坡的坡度也不能過陡，現場滿足條件的可以先在坡頂附近進行卸土，以減少基坑外主動土壓力，從而保證坡體的穩定。

2.2 中心島式挖土。

中心島式挖土比較適合大型的深基坑開挖，常用的支護結構的支撐形式有角撐、環梁式和邊桁架式，中心島式挖土可以加快挖土和運土的速度。當中間有較大空間時可以利用中間的土墩作為支點搭設棧橋，挖土機可利用棧橋下到基坑挖土，運土的車輛也可以利用棧橋下到基坑內運土。

采用中心島式挖土時中間土墩的高度、邊坡的坡度和穩定性都要經過認真的驗證。特別是在多雨季節雨季要進行邊坡加固防止土墩邊坡的滑坡。挖土要分層進行，通常的做法是先將第一層全面挖去，在中間部分留置土墩，周圍部分分層開挖。挖土時要注意圍護墻無支撐的暴露時間，盡量減小暴露的時間。對于一、二級基坑，在每一工況挖至規定標高后，鋼支撐的安裝周期不宜超過一晝夜，混凝土支撐的完成時間不宜超過兩晝夜。土方的開挖多采用反鏟挖土機。中心島式的土方開挖順序，必須與支護結構的設計工況保持一致。要遵循開槽支撐、先撐后挖、分層開挖、嚴禁超挖的原則。挖土時挖土機和運土車輛不可以直接在支撐上通過。土方的開挖順序要為盡可能早的為安裝支撐創造條件。

2.3 盆式挖土。

盆式挖土是先將基坑中間部分的土挖去，在周圍四邊留出土坡，土坡在最后再進行挖除。這種挖土方式的優勢在于周邊的土坡形成了對圍護墻的支撐作用，可以達到減少圍護墻的變形的目的。但是大量的土方不能及時直接的外運，需要將土集中提升后再裝車外運。采用盆式挖土是周邊形成的土坡，要對其寬度、高度和坡度大小進行過穩定性驗算，來確定是否合乎要求。如果土坡的規模過小其對圍護墻支撐作用就不夠明顯，也就失去盆式挖土的意義。如果土坡坡度過陡的話邊坡會不穩定，在挖土過程中可能造成失穩滑動，也會失去對圍護墻的支撐作用并且對工程樁的質量也不利。為保證施工的工期，盆式挖土要盡量提高土方上運的速度。盆式挖土法是提高多層支護體系機械挖土率的一個行之有效的方法，確定平衡土堤寬度是重中之重，，所以在施工過程中必須密切監測， 以保證支護結構的穩定和正常使用。

2.4 逆作法挖土。

逆作法挖土在變形控制、可持續發展等方面具有很多優勢，從而逐漸成為成為高層建筑多層地下室和其他多層地下結構的土方開挖提供了一個非常有效的方法。逆作法挖土是采用自上而下的施工順序，借助于地下室樓板結構自身的水平剛度和抗壓強度來實現對基坑的支護作用，從而保證基坑的土方開挖。地下室樓板結構施工順序是從上而下的，土方開挖的施工在其后，通常情況下地下室的結構柱不能在樓板結構施工之前完成，所以必須要對樓板結構添加豎向的臨時支撐。

逆作法的施工原理為先沿建筑物地下室軸線或周圍其他支護結構向下，并且在建筑物內部的關鍵設計位置添加必要的中間支承樁或者柱，以用來承受施工期間上部結構的自重和施工荷載。把在施工地面一層的梁板結構作為支撐體系來支撐圍護結構，在進行施工地面一層梁板結構施工之前，對土方開挖的深度和盆邊土的留設進行嚴格的設計，在達到支護結構的設計要求的情況下也可先期對土方進行盆式大開挖，以便整個土方工程的順利進行，縮短施工工期。之后可以逐層向下開挖土方并且澆筑各層的地下梁板結構，一直到底板封底為止。此種施工技術由于地面一層的樓面結構已經完成，從而也為上部結構的施工創造了條件，所以在地下土方開挖的同時也可向上逐層進行地上結構的施工。但是在地下室底板澆筑之前，上部結構的允許施工層數必須經過計算設計確定。

3 結語

每種深基坑土方開挖技術都有它的有點和不足，這就要求我們在實際工程進行全面的分析論證。選擇合適的基坑開挖程序， 選擇合適機械組合方式， 遵循時空效應原理， 根據地質條件采取相應的開挖方式。要搞好挖土的組織管理與調度，提高土方開挖的功效。

參考文獻

[1] 劉建航， 侯學淵. 基坑工程手冊[M ]. 北京: 中國建筑工業出社， 1997

[2] 劉翔， 張晨， 趙翔. 由滲流引發的某軟土深基坑事故原因分析[ J]. 施工技術， 2007， 36( 9): 72-74